sede dell’ordine degli ingegneri di verona 4 dicembre 2015 · sede dell’ordine degli ingegneri...
Post on 22-Mar-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
I SISTEMI DI GEOSCAMBIO
A CIRCUITO APERTOSede dell’Ordine degli Ingegneri di Verona
4 dicembre 2015
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemi di
geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Perché utilizzare le indagini geofisiche?
Lo svantaggio maggiore è rappresentato dal fatto che sono misure indirette(abbiamo la presunzione di “guardare” il sottosuolo stando in superficie)
Sondaggio geognostico
Indagine geofisica
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Perché utilizzare le indagini geofisiche?
……….però sono molti i vantaggi che si possono trarre dalle indagini geofisiche…….
Indagini non invasive (non necessita di nessun tipo di perforazione…..o quasi)
Acquisizioni molto veloci (da qualche minuto a circa
un’ora in base alla tipologia di indagine)
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Perché utilizzare le indagini geofisiche?
Sono in grado di indagare elevate profondità (da qualche metro a centinaia di metri e oltre)
Le indagini geofisiche misurano un parametro fisico caratteristico dei terreni in base alla
metodologia impiegata. Sarà poi nella fase interpretativa che si associa un determinato
valore al marker che si sta analizzando
Molte volte sono indagini lineari o areali in grado di coprire zone molto ampie a differenza
delle indagini dirette che sono puntuali (sondaggio, prove penetrometriche, prove di
laboratorio)
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
I metodi geoelettrici si basano sulla:
misura delle DIFFERENZE DI POTENZIALE V (volt) che sono indotte nel terreno in seguito
all’immissione di una CORRENTE CONTINUA I (ampere)
La grandezza fisica di cui si determina la distribuzione nel sottosuolo è la
RESISTIVITA’ ELETTRICA (ohm*m)
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
Prima legge di Ohm: V = R * I
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
Seconda legge di Ohm: R = � * L / A
La proprietà dei materiale è la resistività � (ohm * m)
La resistenza R (ohm) dipende dalle dimensioni del materiale (così come ogni materiale
ha un suo peso specifico e peso di un oggetto dipende dalle sue dimensioni)
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
Metalli: resistività elettrica molto bassa (sono molto conduttivi)
es. rame con cui si fanno i cavi elettrici: circa 10-8 ohm * m
Acqua: resistività elettrica abbastanza bassa
acqua di mare o con molti sali: 0,2 - 0,5 ohm * m
acqua dolce: 15 - 40 ohm *m
Aria (anche cavità e vuoti del sottosuolo): ∞
Alcuni valori di resistività
……..e per quanto riguarda i terreni e le rocce?
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
I due aspetti che condizionano la resistività elettrica dei terreni sono:
La resistività del sottosuolo è fortemente condizionata dalla presenza di acqua ➔ le
dinamiche dei fluidi sono ben descritte dalla variazione di resistività
(es. sabbia asciutta 500 ohm * m, sabbia satura 40 ohm * m)
La correlazione petrofisica che lega resistività e saturazione / acqua è descritta dalla
Archie’s Law� = a�-ms-n �wdove:� e �w sono le resistività della roccia effettiva e quella dei pori con acqua� la porosità
s è la frazione volumetrica dei pori con acqua
a, m ,n delle costanti
La resistività elettrica è fortemente condizionata dalla temperatura e salinità del fluido che
riempie i pori
Alcune formazioni hanno un valore di resistività caratteristico che le rende distinguibili
(es: argille azzurre plioceniche romane: 5 ohm * m)
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
Cosa misuriamo noi esattamente?
Ciò che si registra prende il nome di resistività apparente
A e B sono gli elettrodi tra cui
trasmettiamo una corrente I
M e N sono gli elettrodi tra cui
misuriamo la
differenza di potenziale V
ResApp = K (Vm - Vn) / I
Corrente Immessa tra A e B
Differenza di Potenziale tra M e N
Fattore Geometrico Dipende solo dalle coordinate degli
elettrodi, cioè da come A, B, M e N
sono reciprocamente disposti
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Misure multi-elettrodo (Tomografia elettrica) Interpretazione 2D
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
N elettrodi, un sistema di
interruttori interni (relè) selezione
progressivamente i 4 elettrodi di
misura sulla base di una
sequenza quadripolare
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
Misure multi-elettrodo (Tomografia elettrica) Interpretazione 2D
Rappresentazione delle misure - PSEUDOSEZIONE DISCRETA
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
Misure multi-elettrodo (Tomografia elettrica) Interpretazione 2D
Le varie configurazioni degli array e analisi di sensibilità
WENNER
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
Misure multi-elettrodo (Tomografia elettrica) Interpretazione 2D
Le varie configurazioni degli array e analisi di sensibilità
DIPOLO - DIPOLO
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Resistività apparente
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: l’obiettivo dell’inversione topografica è quello di convertire il valore di resistività apparente in resistività reale.
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
Ubicazione: Vicino a casa
Indagini: n°1 tomografia elettrica
Finalità: individuazione di cavità sotterranee
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
Ubicazione: Valeggio sul Mincio - Materiale morenico
Indagini: n°3 tomografia elettriche
Finalità: individuazione di cavità sotterranee
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
Ubicazione: Arzignano
Indagini: Tomografie elettriche
Finalità: individuazione probabili circolazioni idriche
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
Ubicazione: Zona di
montagna
Indagini: tomografie
elettriche in alta quota
Finalità: ricerca idrica
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
Ubicazione: Zona di collina
Indagini: tomografie elettriche
Finalità: ricerca idrica
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Ubicazione: Zona di
montagna
Indagini: tomografie
elettriche in alta quota
Finalità: ricerca idrica
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI GEO-ELETTRICHE
TOMOGRAFIA ELETTRICA 2D: case history
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI SISMICHE
Il sismografo
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE
INDAGINI SISMICHE
Il picking rappresenta la fase più delicata (e soggettiva) dell’intera procedura: tutto
dipende dalla sua accuratezza
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE - CENNI TEORICI
INDAGINI SISMICHE
In mezzi stratificati omogenei, i primi arrivi possono essere costituiti da due fasi
differenti
Onde dirette: onde che viaggiano immediatamente al di sotto della superficie del
terreno
Head Waves (“onde rifratte”): generate alla superficie di separazione di due mezzi
a velocità differenti, dalla propagazione di una perturbazione nel mezzo a velocità
maggiore
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE - CENNI TEORICI
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
Ubicazione: zona di montagna - Bormio (BZ) - Ingresso nuova autostrada in galleria
Indagini: n°4 linee sismiche - tomografiche
Finalità: ricostruzione stratigrafica e individuazione ammasso roccioso
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
Sond:
15 m di ghiaie
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
Sond.
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINE SISMICA PASSIVA
INDAGINI SISMICHE
La tecnica passiva è basata sull’analisi delle vibrazioni del terreno generate
da sorgenti non controllate.
Il segnale è rappresentato dal “rumore sismico ambientale” costituito da piccole variazioni di spostamento dell’ordine di 10-4, 10-3 cm osservabile
sperimentalmente in qualsiasi punto
della superficie terrestre.
Dal momento che il “rumore sismico ambientale” non può essere controllato il suo andamento sarà molto irregolare e
di natura essenzialmente stocastica per
questo l’analisi non potrà essere fatta con le metodologie tradizionali ma si
dovranno analizzare le proprietà medie
del segnale.
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINE SISMICA PASSIVA
INDAGINI SISMICHE
Se l’attenzione si sposta sulle proprietà medie del rumore registrato su intervalli di tempo
relativamente lunghi, appaiono delle regolarità
Per esempio, la forma dello spettro medio delle vibrazioni ambientali registrate su terreno rigido
non varia sensibilmente con la posizione geografica
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINE SISMICA PASSIVA
INDAGINI SISMICHE
Il “rumore sismico ambientale” è composto da un range frequenziale molto ampio:
segnale a bassa frequenza (≤ 0.5 Hz): generato da sorgenti di origine naturale di grandi dimensioni spaziali (onde oceaniche, grandi perturbazioni, ….);segnale a media – alta frequenza (≥ 1 Hz): generato principalmente da sorgenti antropiche (attività industriali, mezzi di trasporto, ….) e occasionalmente da sorgenti naturali;
segnale compreso tra 0.5 e 1 Hz: generato sia da sorgenti naturali che antropiche
con stazionarietà variabile da caso a caso.
Se la forma dello spettro medio delle vibrazioni ambientali dipende:
Dalla forma e dalla distribuzione delle sorgentiDalle modalità di propagazione dell’energia dalle sorgenti e quindi dalle caratteristiche del sottosuolo
è possibile stabilire delle relazioni tra la forma dello spettro medio e la struttura del
sottosuolo e utilizzare il campo di rumore ambientale per la caratterizzazione dinamica
dei terreno.
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINE SISMICA PASSIVA H.V.S.R.
INDAGINI SISMICHE
Tecnica a stazione singola: H.V.S.R. (Horizontal to Vertical Spectral Ratios)
La tecnica sismica H.V.S.R. (Horizontal to Vertical Spectral Ratios) utilizza i rapporti spettrali fra le
componenti verticali e orizzontali del moto sismico al suolo per estrarre informazioni importanti dal
segnale sismico registrato.
I risultati teorici sono confermati da numerose indagini sperimentali condotte nell’ambito di progetti
europei (SESAME, NATO, …)
IL MASSIMO DELLA FUNZIONE HVSR PERMETTE DI DETERMINARE
CORRETTAMENTE LA FREQUENZA CARATTERISTICA DI RISONANZA DI SITO che
rappresenta un parametro fondamentale per il corretto dimensionamento degli edifici in
termini di risposta sismica locale.
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINE SISMICA PASSIVA H.V.S.R.
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Vicenza centro: 100 metri di
copertura fine seguita da
roccia calcarea compatta
Badia Calavena: zona
collinare circa 4 m di
copertura seguita da
substrato roccioso
compatto
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
Ubicazione: val Cellina - Progettazione di una centra idroelettrica e sfruttamento falda idrica
Indagini: linee sismiche - tomografiche + HVSR + MASW
Finalità: ricostruzione stratigrafica e individuazione ammasso roccioso
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
SISMICA A RIFRAZIONE: case history
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Comune Chiuppano: case history
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Comune Chiuppano: case history
INDAGINI SISMICHE
La geofisica al servizio dell’idrogeologia e dei sistemidi geoscambio a circuito aperto
Geol. Matteo Collareda - Studiosisma S.r.l.
Comune Chiuppano: case history
top related